Helsingin yliopisto

 

Helsingin yliopiston verkkojulkaisut

University of Helsinki, Helsinki 2006

Radical Enhanced Atomic Layer Deposition of Metals and Oxides

Antti Niskanen

Doctoral dissertation, November 2006.
University of Helsinki, Faculty of Science, Department of Chemistry.

Atomikerroskasvatus on kemiallinen, kaasufaasissa toimva ohutkalvojen valmistusmenetelmä. Atomikerroskasvatuksessa ohutkalvon valmistus perustuu kahden yhdisteen väliseen hallittuun reaktioon. Eräänä atomikerroskasvatuksen rajoitteena on ohutkalvojen valmistaminen matalissa lämpötiloissa sekä epäjalojen metallien valmistus. Tässä väitöstyössä on tutkittu radikaalien käyttöä atomikerroskasvatuksessa edellä mainittujen rajoitusten poistamiseksi. Radikaalit ovat hyvin reaktiivisia jo matalissakin lämpötiloissa. Tämän lisäksi vetyradikaalit ovat hyviä pelkistimiä, eli niitä voidaan käyttää metallien valmistuksessa.

Radikaaleja voidaan tuottaa kaasuista plasmapurkauksen avulla. Plasmapurkaus pilkkoo käytetyn kaasun, jolloin syntyy tälle kaasulle ominaisia radikaaleja. Esimerkiksi vetykaasusta syntyy vetyradikaaleja ja hapesta happiradikaaleja. Näitä voidaan käyttää metallien ja oksidien valmistamiseen.

Radikaalien käyttöä atomikerroskasvatuksessa on rajoittanut siihen sopivien laitteistojen vähyys. Väitöstyössä muokattiin jo olemassa olevaa atomikerroskasvatuslaitteistoa lisäämällä siihen radikaalilähde. Laitteistoa käytettiin tämän jälkeen viiden eri materiaalin valmistamiseen. Näistä kaksi oli metalleja, ja kolme oksideja. Kutakin valmistusprosessia verrattiin vastaaviin prosesseihin, joissa samaa yhdistettä on valmistettu ilman radikaaleja. Näin voitiin tutkia miten radikaalien käyttö vaikuttaa valmistettavan ohutkalvon ominaisuuksiin.

Väitöstyössä saadut tulokset ovat hyvin lupaavia: metallien ja oksidien valmistus onnistui hyvin. Materiaalien ominaisuudet olivat hyvät, lähes poikkeuksetta parempia kuin aiemmin kirjallisuudessa esitetyt tulokset. Kunkin ohutkalvomateriaalin kasvu täytti myös kaikki sille asetetut tieteelliset kriteerit. Työn tuloksia voidaan pitää rohkaisevina: radikaalien käyttö atomikerroskasvatuksessa mahdollisti tuttujen materiaalien valmistuksen matalissa lämpötiloissa sekä atomikerroskasvatukselle uusien materiaalien valmistamisen.

Julkaisun nimiösivu

This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

© University of Helsinki 2006

Last updated 16.10.2006

Yhteystiedot, Contact information E-thesis Helsingin yliopisto, University of Helsinki